[發明專利]電源控制器以及相關的控制方法

在審

• 申請號: 201410344462.5
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN105305825A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 沈逸倫;陳仁義
• 申請（專利權）人: 綠達光電股份有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M1/44
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發明涉及電源控制，特別是涉及開關式電源供應器(switchedmodepowersupply)。

背景技術

開關式電源供應器一般采用一功率開關來控制流經一電感元件的一電流。跟其它一般電源供應器相較之下，開關式電源供應器具有較小的產品體積以及較優越的轉換效率，所以廣受業界的歡迎與采用。

在眾多開關式電源供應器中，有一種操作于準諧振(quasi-resonance，QR)模式，稱為QR開關式電源供應器。QR開關式電源供應器可以使一功率開關，于其跨壓大致在最低時，從一關閉狀態，而變成導通狀態，所以理論上能降低該功率開關的開關損耗(switchingloss)。因此，QR開關式電源供應器的轉換效率，尤其是高負載時，一般是相當優秀的。

圖1顯示一公知的QR開關式電源供應器10，其中變壓器為一電感元件，具有相電感耦合的初級繞組PRM、次級繞組SEC以及一輔助繞組AUX。QR開關式電源供應器10由輸入電壓V_IN所供電，提供負載24一輸出電壓V_OUT以及一輸出電流I_OUT。QR控制器26產生脈沖寬度調制(PWM)信號V_GATE，通過驅動端GATE，來周期性的開關功率開關34。通過分壓電阻28與30，QR控制器26檢測輔助繞組AUX的跨壓V_AUX。圖2顯示圖1中的PWM信號V_GATE以及跨壓V_AUX。在圖2中，PWM信號V_GATE的兩個上升緣之間為一個開關周期，其間的時間稱為周期時間T_CYC，其由一個開啟時間T_ON與一個關閉時間T_OFF所構成。開啟時間T_ON是功率開關34在一周期時間T_CYC內的持續維持開啟的時間長度，也是PWM信號V_GATE中的脈沖寬度。如同圖2所示，在關閉時間T_OFF的后半部，因為電感元件放電完畢，跨壓V_AUX開始振蕩而有兩個信號波谷VL₁與VL₂。QR控制器26可使周期時間T_CYC大約結束于信號波谷VL₂出現時。這樣在信號波谷出現時使周期時間T_CYC結束的控制方式，一般稱為波谷切換(valleyswitching)。

QR開關式電源供應器10中，位于補償端COMP，有一補償信號V_COMP，其受控于運算放大器20，而運算放大器20比較輸出電壓V_OUT與目標電壓V_TAR之間的差異。公知的QR控制器26中，補償信號V_COMP大致同時決定了開啟時間T_ON以及遮蔽時間T_BLOCK。在遮蔽時間T_BLOCK結束之后，QR控制器26才允許結束周期時間T_CYC，以避免過早的波谷切換，導致開關頻率f_CYC(＝1/T_CYC)過高而降低了轉換效率。所以，遮蔽時間T_BLOCK等于定義了最大開關頻率f_CYC-MAX(＝1/T_BLOCK)。

公知的QR開關式電源供應器10有兩個可能的問題。

1.電磁波干擾難以解決。在一個固定負載24時，補償信號V_COMP可能是固定的一個值，功率開關34在固定的一個信號波谷結束一周期時間T_CYC，這便意味著固定的一個開關頻率f_CYC，以及相當強烈的電磁波干擾。一種公知的解決方式是對于補償信號V_COMP進行微小干擾，但是運算放大器20所提供的負反饋機制往往自動地把所提供的干擾抵銷，因此成效不明顯。

2.噪聲(audiblenoise)的出現。在一個固定的負載24時，補償信號V_COMP可能振蕩，使得QR控制器26一會兒在一個信號波谷進行波谷切換，而在另一會兒在另一個相鄰的信號波谷進行波谷切換。這樣波谷切換不穩定的結果，可能使得QR開關式電源供應器10產生擾人的噪聲。會產生噪聲的電源供應器，一般是很難讓市場接受的。

發明內容